Códecs de audio Bluetooth explicados

Comprender los códecs de audio Bluetooth es uno de los hitos clave en la búsqueda de una excelente calidad de audio inalámbrico.

Ya sea que esté buscando auriculares inalámbricos para hacer ejercicio, jugar, mirar televisión o incluso para proteger sus oídos del ruido, no debe pasar por alto esta importante característica: Códec de audio Bluetooth.

En este artículo, intentaremos descifrar el misterio y la jerga de los códecs de audio Bluetooth de una manera sencilla para principiantes.

También discutiremos:

• ¿Cómo funciona la transmisión inalámbrica de audio?
• ¿Cómo afecta el códec de audio Bluetooth a la calidad y latencia del audio?
• Los diferentes tipos de códecs y sus características
• ¡Y más!

Vamos a sumergirnos.

El viaje de la transmisión inalámbrica de audio

Tipos de conexión inalámbrica

Incluso antes de hablar sobre el viaje del audio inalámbrico, primero debemos hablar sobre el tipo de conexión inalámbrica. Imagina que quieres ir del punto A al punto B, seleccionar el tipo de conexión es similar a elegir el tipo de transporte (coche, tren, etc.) con el que quieres completar tu viaje.

En general, existen tres tipos de conexión inalámbrica para auriculares:

• Infrarrojo (IR)
• Frecuencia de radio (RF)
• Bluetooth (BT)

Ya que estamos en el tema del códec de audio Bluetooth, nos centraremos en la conexión BT. Pero en general, el mecanismo subyacente es el mismo.

El Bluetooth se denominó originalmente tecnología de radio de «enlace corto».

El viaje comienza

primero tienes un transmisor de audio Bluetooth cual es la fuente de audio. En este caso, puede ser su teléfono. A continuación, necesita un Receptor de audio BTque puede ser su auricular o altavoz.

El trabajo del transmisor no es tan simple como enviar el archivo de música al receptor. Dependiendo de la calidad del audio grabado, afecta el tamaño del archivo de audio. Una grabación de mayor calidad equivale a un tamaño de archivo más grande. El tamaño del archivo afecta directamente el ancho de banda necesario para transmitir el audio al receptor.

Pensar en banda ancha como el ancho de la carretera de tráfico y el tamaño del archivo como el flujo de tráfico.

Si el flujo de tráfico excede lo que permite la carretera, se producen atascos y el viaje se vuelve lento e inestable.

Una conexión Bluetooth tiene un ancho de banda máximo que puede acomodar. Formatos de archivo sin pérdidas como WAV y AIFF son enormes en tamaño de archivo. Si simplemente enviáramos estos archivos sin formato de forma inalámbrica, el ancho de banda se consumiría, superando lo que puede manejar la conexión Bluetooth. La conexión de audio comenzará a tartamudear, lo que afectará la calidad general de la conexión de audio.

Aquí es donde procesos como codificación y descodificación Ser util.

Codificación y decodificación

Para reducir el tamaño del archivo de audio, el transmisor BT codifica el archivo original con una salsa especial (creo que los científicos los llaman algoritmos) en forma comprimida. La forma comprimida en sí misma no es un archivo de audio viable. Esto luego se envía al receptor.

El receptor BT decodificará la forma comprimida en un archivo de audio que luego se podrá reproducir.

Introduce el códec

Entonces, ¿cuál es la salsa especial que mencionamos anteriormente?

En realidad es, sorpresa, el códec de audio.

Un códec es una pieza de software, o algoritmo, que toma sus datos (música), los comprime para reducir el tamaño del archivo y los codifica en un formato para su transmisión. También se requiere el mismo códec para decodificar los datos codificados para que podamos escuchar nuestra música.

Una vez que se ha comprimido un archivo, no es posible restaurarlo a su calidad original.

Reducir el tamaño del archivo manteniendo la fidelidad de los datos de audio no es una tarea sencilla. A través de la investigación y el análisis psicoacústicos, el códec ignora la información enmascarada en la música, información que se puede eliminar sin una pérdida notable de calidad.

Cada códec de audio Bluetooth tiene su propio algoritmo de compresión único y también la velocidad de transmisión de los datos. Esto afecta la calidad del audio inalámbrico en términos de latencia y fidelidad.

Los códecs comunes con los que se encontrará son los siguientes;

• SBC
• CAA
• aptX
• HD aptX
• aptX LL
• LDAC
• LC3
• Códec escalable de Samsung

Antes de sumergirnos en el códec y sus características, debemos reconocer y comprender cierta terminología básica de audio.

Terminología básica de audio

Al leer artículos y especificaciones sobre códecs Bluetooth, hay algunos términos que aparecerán una y otra vez. Discutamos estos primero.

Si tiene algunos conocimientos básicos de audio digital, es posible que los haya encontrado antes.

1. Frecuencia de muestreo
2. Profundidad de bits
3. tasa de bits
4. audio de alta definición

Frecuencia de muestreo

Una señal de audio se almacena usando modulación de código de pulso (PCM). Para capturar, almacenar y reproducir una señal con precisión, se toman instantáneas o muestras de la señal entrante a una frecuencia específica, una frecuencia de muestreo, medida en hercios (Hz).

Para reproducir el espectro completo de una señal musical, se utiliza como mínimo una frecuencia de muestreo de 44.100 Hz o 44,1 kHz. Eso es 44.100 muestras por segundo.

También verá frecuencias de muestreo más altas utilizadas para música, 48kHz, 96kHz e incluso 192kHz. Hay muchos argumentos para usar frecuencias de muestreo superiores a 44,1 kHz.

Para la mayoría de los consumidores, 44,1 kHz es más que aceptable. Es la tasa más utilizada para la música. El uso de esta frecuencia de muestreo permite una reproducción precisa de frecuencias de hasta 22050 Hz, justo por encima del límite del oído humano.

Se pueden usar velocidades más bajas cuando no se requiere una escucha crítica, como con el habla.

Profundidad de bits

Para la música, las profundidades de bits que encontrarás son 16 bits y 24 bits. Mientras que la frecuencia de muestreo se ocupa de capturar la frecuencia con precisión, la profundidad de bits está relacionada con el rango dinámico.

El rango dinámico es la distancia entre los sonidos más bajos y más fuertes de una pieza musical y la calidad de la resolución dentro de este rango.

Durante muchos años, 16 bits fue el estándar, la profundidad utilizada en los CD. Si bien los 16 bits siguen siendo muy comunes, los 24 bits ahora se usan cada vez más para el audio de alta resolución (HD). Los consumidores ahora pueden comprar música en formatos sin pérdidas que admiten frecuencias de muestreo y profundidades de bits más altas.

tasa de bits

La tasa de bits es la medida de la velocidad a la que se transfieren los datos de un punto a otro. Se mide en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (kbps) o megabits por segundo (Mbps).

También usamos la tasa de bits para describir la fidelidad de los archivos de audio. Un archivo MP3 comprimido a 320 kbps tendrá un rango dinámico y una calidad de sonido mucho mejores que uno comprimido a 128 kbps.

Con una tasa de bits más alta, los archivos de audio con mayor profundidad de bits y frecuencia de muestreo se pueden enviar de forma inalámbrica, lo que aumenta la calidad del audio. Sin embargo, esto significa un aumento en el ancho de banda utilizado para la transmisión.

Los códecs tienen la capacidad de alterar la velocidad a la que se envían los datos, lo que afecta directamente la calidad.

audio de alta definición

A medida que la velocidad de Internet ha aumentado y la tecnología se ha desarrollado, los formatos sin pérdidas se han vuelto más populares como medio para distribuir y comprar música. Las plataformas de transmisión de música como Qobuz y Tidal ya están utilizando archivos sin pérdidas.

Formatos HD digitales como FLAC, ALAC, WAVy AIFFson la elección de los audiófilos y coleccionistas de música que se están alejando del medio físico.

Si el audio HD es algo primordial para usted, deberá elegir un equipo que implemente códecs que puedan brindarle el resultado que necesita.

El códec que utilice inevitablemente estará relacionado con el equipo que tenga. Pero si está ingresando al mundo del audio Bluetooth o actualizando, es importante conocer las cualidades de los diferentes códecs.

Además de los códecs, ¿qué afecta la calidad del audio Bluetooth?

Además de los códecs en sí, existen otros factores que pueden afectar directamente la calidad del audio Bluetooth:

• Distancia entre el transmisor y el receptor: Cuanto más lejos estén los dos dispositivos, menos estable será la conexión. Esto disminuye la velocidad de transmisión, lo que resulta en un audio entrecortado. Mantén la distancia lo más cerca posible.
• El número de bloqueos entre el transmisor y el receptor: Bluetooth puede viajar a través de las paredes. Pero tenga en cuenta que una vez que la señal atraviesa las paredes, la intensidad de la señal se atenúa y el alcance disminuye. No necesita tener una línea de visión entre dos dispositivos, pero al menos mantenerlos dentro de la misma habitación. Tener muchos bloqueos puede provocar el problema de que los auriculares Bluetooth estén conectados pero no tengan sonido.
• Interferencia eléctrica de otros dispositivos: Como las señales de Bluetooth son ondas electromagnéticas, pueden verse afectadas por otros dispositivos emisores de ondas electromagnéticas que interfieren, como radios, teléfonos móviles, etc.
• Versiones de Bluetooth: Aunque Bluetooth ahora ha sido el estándar para la conectividad inalámbrica, todavía está lejos de ser perfecto. Es por eso que los fabricantes de Bluetooth siguen actualizando continuamente sus funciones y corrigiendo errores. Tener una versión inferior de Bluetooth puede dar lugar a diferentes problemas de audio que pueden haber sido resueltos en versiones posteriores.

Tipos de códecs Bluetooth

SBC

• Baja demanda de poder de cómputo
• Bajo consumo de energía
• Admite archivos de audio de 48 kHz/16 bits
• Admite tasas de bits de hasta 345 kbps (realmente 256 kbps)
• Compatibilidad universal

SBC o «Codificación de subbanda de baja complejidad» es el primer códec Bluetooth introducido para transferir audio. Está integrado en el perfil de distribución de audio avanzado (A2DP), un conjunto de especificaciones de Bluetooth predeterminadas para la transmisión de audio a través de Bluetooth.

Como tal, todos los dispositivos Bluetooth que tenga serán compatibles con este códec y se comunicarán entre sí sin ningún problema.

Si hay discrepancias en el códec, su dispositivo usará de forma predeterminada el códec SBC.

A diferencia de casi todos los demás códecs discutidos aquí, SBC es de dominio público, por lo que los fabricantes de equipos pueden usarlo de forma gratuita.

SBC tiene una mala reputación entre los códecs de audio Bluetooth por su algoritmo de compresión de alta pérdida y, por lo tanto, por su calidad de audio más baja en general. Pero, de hecho, SBC es un códec bastante flexible. Es capaz de admitir una frecuencia de muestreo de hasta 48 kHz a una profundidad de bits de 16 bits. También es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 345 kbps.

Sin embargo, los fabricantes no siempre aprovechan al máximo las funciones o el ancho de banda de SBC, por razones de rendimiento mejorado del dispositivo. Una tasa de bits más realista será de 256 kbps, que es aproximadamente igual a la calidad de la grabación de MP3.

Te encontrarás con problemas de latencia cuando uses este códec para jugar y ver transmisiones. Este problema no es exclusivo de este códec.

Si no le preocupa el audio HD y el uso de archivos sin pérdidas, SBC estará totalmente bien. Es eficiente en lo que hace, por lo que no dañará su batería.

En situaciones ruidosas, como el gimnasio o el transporte público, o cuando solo usa auriculares de botón de menor calidad, no notará la diferencia entre este y los códecs que se analizan a continuación.

CAA

• Mejor algoritmo de compresión con pérdida que SBC
• Admite archivos de audio de 44,1 kHz/24 bits
• Admite velocidades de bits de hasta 320 kbps
• Soporte Android (8+)
• Mejor implementación en dispositivos iOS
• Hambrientos de poder

Codificación de audio avanzada (CAA) es un códec complejo en comparación con SBC, utiliza más potencia informática y provoca un mayor consumo de energía.

Cuando aplica compresión con pérdida, puede producir mejores resultados que SBC.

Es el sucesor de MP3 y proporciona resultados de calidad de audio mejorados cuando se utilizan configuraciones de compresión similares (kbps). Esta mejora tiene un costo, más consumo de energía.

AAC no es de dominio público, por lo que los fabricantes tienen que pagar a los titulares de las patentes para implementarlo en su tecnología. Hay una tarifa de pago único de $15 000 ($1000 si la empresa tiene menos de 15 empleados) y $0,98 para los primeros 500 000 dispositivos.

Aunque es el códec predeterminado en los dispositivos iOS, no es propiedad de Apple. Cómo lo implementa cada fabricante hace una gran diferencia. Su implementación y calidad de audio son generalmente mucho mejores en iOS que en dispositivos Android.

Algunas de sus especificaciones pueden parecer similares o inferiores a las de SBC, pero es un códec más avanzado y usted escucha el beneficio de eso.

aptX

• Mejor algoritmo de compresión con pérdida que SBC
• Admite archivos de audio de 48 kHz/16 bits
• Admite velocidades de bits de hasta 384 kbps
• Compatible con Android 4.4+
• Sin soporte para iOS

El aptX La familia de códecs es propiedad de Qualcomm. aptX se introdujo como una alternativa a SBC y aborda las quejas sobre la implementación y la calidad del sonido de SBC.

Utiliza un tipo diferente de compresión de datos para SBC y AAC: modulación de código de pulso diferencial adaptable (ADPCM). En lugar de usar el análisis psicoacústico y el enmascaramiento para descargar lo que se considera innecesario, codifica el archivo de una manera diferente para reducir el ancho de banda de los datos.

Tampoco es de dominio público, Qualcomm cobra a los fabricantes por implementarlo. También proporciona un registro de todos los dispositivos que implementan sus códecs. Los fabricantes que quieran usar el códec aptX deben pagar una tarifa de pago único de $ 6000 y ~ $ 1 por dispositivo.

HD aptX

• Perfil de codificación aptX mejorado
• Admite archivos de audio de 48 kHz/24 bits
• Admite tasas de bits de hasta 576 kbps
• Compatible con Android 8+
• Sin soporte para iOS

HD aptX no es un códec de audio independiente, sino un perfil de codificación aptX mejorado. Admite profundidades de bits y tasas de bits más altas. El resultado de esto se escucha como una mejor reproducción de sonido y menos ruido (más rango dinámico).

Con estas mejoras, ofrece audio HD que puede acercarse a la calidad del archivo original (si es HD)

A pesar de estas mejoras, los fabricantes no lo adoptan tan ampliamente como el aptX estándar.

aptX LL

• Baja latencia (~ 32ms)
• Admite tasas de bits de hasta 352 kbps
• Admite archivos de audio de 44,1 kHz/16 bits
• Sin soporte para teléfonos inteligentes

Al igual que el aptX HD, el aptX LL no es un códec independiente. El LL significa baja latencia.

Este códec resuelve el problema de la latencia, o al menos lo mejora enormemente en comparación con los otros códecs.

Latencia, es el retraso introducido debido al procesamiento del audio. Es el retraso entre la codificación, transmisión y recepción de los datos, y causará un retraso evidente en el juego y la sincronización de diálogos en películas y TV.

Otro qué el aptX LL códec, la latencia es un problema común con otros códecs. Solo para escuchar música pura, la latencia no es un gran problema. Pero para jugar o mirar películas, la latencia se vuelve significativamente obvia porque puedes ver visualmente el problema de falta de sincronización.

Si desea utilizar sus auriculares inalámbricos para jugar o ver películas, debería ser un requisito que admitan este códec aptX-LL.

Sin embargo, asegúrese de que su fuente de audio admita el mismo códec de audio. De lo contrario, volverán por defecto al códec común que comparten (muy probablemente SBC). Actualmente, no hay teléfonos móviles compatibles con aptX LL. Hay mejor soporte en el escritorio de Windows.

LDAC

• Admite archivos de audio de 96 kHz/24 bits
• Admite velocidades de bits de hasta 990 kbps
• Soporte Android (8+)
• Opciones limitadas de auriculares

El códec LDAC está desarrollado por Sony. Ofrece el potencial de ofrecer una calidad de audio casi sin pérdidas.

Tanto el dispositivo de transmisión como el de recepción deben poder soportar primero el códec, pero luego también deben poder manejar el gran ancho de banda de datos que se envía y recibe.

La intensidad de la señal siempre juega un papel importante cuando utiliza el códec LDAC. Como este códec usa más datos, cualquier interferencia con la señal reducirá el ancho de banda, lo que resultará en una caída de la calidad de la señal. Entonces se perderán los beneficios de las capacidades HD de LDAC.

Probablemente debido a problemas de licencia, los auriculares inalámbricos compatibles con el códec LDAC son solo auriculares de Sony.

LC3

LC3, o audio LE (baja energía), también conocido como códec de comunicaciones de baja complejidad, es el nuevo códec Bluetooth predeterminado, presentado en la feria comercial CES 2020.

Como se acaba de presentar, la especificación completa aún no está disponible. Afirma ser la «próxima generación de audio Bluetooth», basándose en las innovaciones de los últimos 20 años.

La información que se ha compartido afirma que se han realizado grandes mejoras en las áreas de;

• Calidad de audio
• Latencia
• El consumo de energía
• Uso compartido de audio (nueva función)

Si todo esto es cierto, será un cambio de juego para el usuario. Dado que el mercado de auriculares Bluetooth continúa expandiéndose, estas nuevas características podrían acabar con la necesidad de auriculares con cable.

Todos los códecs discutidos aquí siguen siendo relevantes, ya que llevará algún tiempo implementar y desplegar nueva tecnología que admita el códec LC3.

Códec escalable de Samsung

Este códec es un códec propietario desarrollado por Samsung para sus Galaxy Buds, un auricular True Wireless. Como era de esperar, solo los dispositivos Samsung admiten este códec.

Lo único del códec escalable de Samsung es su capacidad para admitir una amplia gama de tasas de bits. Puede cambiar de forma adaptativa la tasa de bits, dependiendo de la estabilidad de la conexión Bluetooth, para mantener una conexión estable y reducir el audio entrecortado.

A medida que la fuerza de la conexión Bluetooth se debilita, el códec de audio aumentará de manera inteligente la relación de compresión mientras reduce la tasa de bits. Esto podría reducir la calidad general del audio, pero al menos la conexión no se corta.

Comparación de los códecs

Aquí hay una tabla que le permite comparar fácilmente las diferentes características de los códecs mencionados en este artículo.

Conclusión

Según mi conocimiento técnico y la investigación adicional realizada para este artículo, hay que decir que hay información contradictoria en línea sobre este tema.

Parte de esto es el resultado de la cantidad de información, o la falta de ella, que los fabricantes brindan con respecto a cómo implementan los códecs que usan.

La otra es la capacidad de probar lo que afirman hacer los fabricantes y los códecs. Con la multitud de configuraciones entre transmisores y receptores disponibles, es difícil llegar a un consenso.

Algunos códecs ofrecen ventajas sobre otros, esto se relaciona con;

• Ancho de banda: afecta directamente la calidad del audio
• Compatibilidad con frecuencia de muestreo/profundidad de bits: audio HD con pérdida, sin pérdida
• Hábitos de escucha: tipo de auricular, latencia, entorno
• Tipo/estilo de auriculares frente a los requisitos de los audiófilos
• Fuente de audio: la calidad de audio de su fuente y el dispositivo que usa (PC, Mac, consolas de juegos como Xbox One, Nintendo Switch, etc.)

Así que los códecs importan. Son algo sobre lo que debe informarse para obtener el rendimiento y la experiencia auditiva que busca.

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